磷酸生產工藝

一、磷酸的生產方法

磷酸是一種三元酸，屬中強酸，其工業生產方法可分為兩大類，一類是熱法生產，系由元素磷氧化制取，酸質較好，多用于制造磷酸鹽產品或食品級磷酸鹽；另一類是濕法生產，是用酸分解磷礦制成磷酸，酸質較差，通常用以生產肥料，或經凈化后制造磷酸鹽。

二、濕法磷酸發展史

濕法磷酸批量生產用于肥料及其他工業，迄今已有一百多年歷史。1870~1872年間在德國首次開始生產，為間歇生產。

連續式濕法磷酸始于1925年的道爾流程，1932年道爾公司在特富爾建成磷酸工廠，在技術上做了兩項改革，強化了磷酸生產，制得32%P2O5的濃磷酸，為以后半個多世紀二水物流程的發展奠定了基礎。

40年代，特別是二戰以后，世界濕法磷酸的生產技術取得了明顯進展，（1）新的生產流程不斷涌現，逐步取代了30年代的道爾流程。（2）生產設備不斷更新、強化。（3）60年代，單系列生產能力不斷擴大，出現日產1000噸P2O5的生產裝置。（4）出現大量再結晶流程。

我國濕法磷酸的科研工作始于1953年，首先研究了二水物工藝，于1963年完成中間試驗，并在南京建成年產1.5萬噸磷酸的試驗工廠。其它流程研究于1975年完成中間試驗。現在上海博易和生產的BX-839消泡劑完全解決了礦粉與酸反應過程中泡沫的困擾。

三、濕法磷酸生產流程分類

按操作方式不同分為：間歇操作流程；連續操作流程。

按反應槽型及數量不同分為：多槽流程；單槽流程；同心圓單槽流程；多室單槽流程。

按反應槽料漿冷卻方法不同分為：真空冷卻流程；鼓風冷卻流程。

按硫酸鈣水合結晶的不同分為：二水物流程；半水物流程；無水物流程；二水-半水再結晶流程；半水-二水再結晶流程。

四、磷礦的分解過程

1、磷礦與硫酸反應（ 二水物法）生成磷酸的反應式：

主反應：CaF（PO4）3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO4·2 H2O

副反應：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

H2SiF6=SiF4+2HF

CaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO4·2 H2O+CO2

MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2

Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2O

Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O

2、過程的熱化學

磷礦與硫酸反應要放出大量的熱，在生產時需要將其移出。

3、磷礦的反應活性和抗阻緩性

反應活性是表示磷礦顆粒能被酸滲透的程度；抗阻緩性也被稱為抗鈍化性，是表示磷礦被酸分解時抵抗“鈍化膜”包裹的特點。根據實驗測定，開陽磷礦反應活性較好，但抗阻緩性較差。

五、硫酸鈣的結晶

1、硫酸鈣結晶的形態

三種：二水物、半水物、無水物

2、硫酸鈣的結晶過程

3、結晶過程的影響因素

磷礦的粒度、液相磷酸濃度、料漿含固量、液相硫酸濃度、反應溫度、磷礦中的雜質等

六、二水物工藝流程

1、概述

二水物流程是濕法磷酸生產中應用最早、最為廣泛的流程，根據80年代初期的統計，采用二水物流程的工廠占80%，產量所占比例更大。

二水物流程出現了有各自不同特點的很多流程，工業上應用較多的有兩三種流程，如普萊昂流程、羅納普朗克流程、吉科布斯-道爾科流程等，其中普萊昂流程被采用的數目最多，規模最大。

我公司磷酸生產采用的是普萊昂流程。

2、磷酸生產工藝流程框圖

1#氟吸收塔   2#氟吸收塔    風機   3#氟吸收塔

硫酸                 低位閃蒸   預冷凝器    大氣冷凝器    真空泵

磷礦      反應單槽                   洗水

轉臺過濾機        除沫器    冷凝器    真空泵

稀磷酸

24~26%P2O5